光分路器是FTTH光器件中的核心，它蘊(yùn)藏著極大的增長(zhǎng)潛力，將成為FTTX市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)，無(wú)疑將對(duì)光通信制造業(yè)帶來(lái)了生機(jī)和挑戰(zhàn)，同時(shí)也給光通信企業(yè)帶來(lái)再一次高速發(fā)展的空間。本文綜述了PLC分路器市場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)情況及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。對(duì)PLC芯片、光纖陣列及耦合封裝工藝技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了淺析。

引言

      當(dāng)前，我國(guó)FTTx(光纖接入網(wǎng))建設(shè)逐步展開(kāi)，三大運(yùn)營(yíng)商及廣電系統(tǒng)都確定了“加快光進(jìn)銅退、推進(jìn)接入網(wǎng)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型”的思路，實(shí)現(xiàn)FTTC(光纖到路邊)、FTTB(光纖到大樓)、FTTH(光纖到家庭)、FTTD(光纖到桌面)、三網(wǎng)融合(語(yǔ)音網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、有線電視網(wǎng))等多媒體傳輸以及PDS(綜合布線系統(tǒng))方案。要建成全光纖網(wǎng)絡(luò)，除了需要各種各樣結(jié)構(gòu)配線光纜、引入光纜實(shí)現(xiàn)光纖網(wǎng)絡(luò)的接續(xù)和再分配外，在E-PON、G-PON技術(shù)中，還大量需要光分路器來(lái)最終完成光纖到戶的目的。

      FTTx系統(tǒng)由局端機(jī)房設(shè)備(OLT)、用戶終端設(shè)備(ONU)、光配線網(wǎng)(ODN)三部分組成。ODN作為FTTx系統(tǒng)的重要組成部分，是OLT和ONU之間的光傳輸物理通道，通常由光纖光纜、光連接器、光分路器以及安裝連接這些器件的配套設(shè)備組成。從局端機(jī)房的ODF架到光纜分配點(diǎn)的饋線段，作為主干光纜，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離覆蓋;從光纜分配點(diǎn)到用戶接入點(diǎn)的配線段，對(duì)饋線光纜的沿途用戶區(qū)域進(jìn)行光纖的就近分配;用戶接入點(diǎn)到終端的入戶段由蝶形引入光纜來(lái)完成，而所有分支及接點(diǎn)連接均由光分路器完成并實(shí)現(xiàn)光纖入戶。

      光分路器是FTTH光器件中的核心，它蘊(yùn)藏著極大的增長(zhǎng)潛力，將成為FTTX市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)，無(wú)疑將對(duì)光通信制造業(yè)帶來(lái)了生機(jī)和挑戰(zhàn)，同時(shí)也給光通信企業(yè)帶來(lái)再一次高速發(fā)展的空間。根據(jù)接入網(wǎng)建設(shè)熱潮的到來(lái)，從市場(chǎng)現(xiàn)階段和未來(lái)需求發(fā)展態(tài)勢(shì)看,PLC光分路器將成為PON市場(chǎng)的主力已無(wú)可非議，他具有數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、寬帶化、小型化及維護(hù)方便等特點(diǎn)，是未來(lái)市場(chǎng)需求的重點(diǎn)。

PLC(光分路器)市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)情況

1 PLC(光分路器)市場(chǎng)情況

      PLC(光分路器)主要用在接入網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)中，使中心局與多個(gè)用戶相連，實(shí)現(xiàn)光纖到戶。2008年全球的需求量約2400萬(wàn)通道，總銷售額1.1億美元，平均4.6美元?通道。全球市場(chǎng)在不同地區(qū)有所差異，日本、韓國(guó)在連續(xù)數(shù)年高速發(fā)展后，需要數(shù)量已趨于平穩(wěn)，但是仍占有一半市場(chǎng)份額，北美地區(qū)占有市場(chǎng)份額的30%。中國(guó)、印度、巴西等發(fā)展中國(guó)家的FTTH剛開(kāi)始建設(shè)，將成為市場(chǎng)的主要生長(zhǎng)點(diǎn)。

      2009年，中國(guó)光器件市場(chǎng)需求旺盛，尤其是從第二季度開(kāi)始，銷售收入連續(xù)三個(gè)季度保持增長(zhǎng)。產(chǎn)品方面，10G光模塊與PLC產(chǎn)品表現(xiàn)顯眼，增長(zhǎng)強(qiáng)勁。2010年第一、二季度，國(guó)內(nèi)無(wú)源器件廠商訂單狀況良好，市場(chǎng)需求量約達(dá)6億元人民幣，同比增長(zhǎng)16%。在運(yùn)營(yíng)商加快FTTX部署的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)PLC器件市場(chǎng)延續(xù)了2009年的強(qiáng)勁增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，PLC分路器、AWG等產(chǎn)品需求旺盛。目前，光纖連接器，耦合器，隔離器、衰減器等無(wú)源器件的市場(chǎng)需求保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，但由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)一步加劇，價(jià)格不斷下滑。

      在運(yùn)營(yíng)商方面，三大運(yùn)營(yíng)商已明確要求FTTX網(wǎng)絡(luò)中全部采用PLC型光分路器。從2009年開(kāi)始到2010年中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通已經(jīng)連續(xù)兩年對(duì)PLC分路器進(jìn)行了集采招標(biāo)，2010年中國(guó)移動(dòng)也已開(kāi)始對(duì)GPON使用的包括PLC分路器在內(nèi)的所有器材進(jìn)行集采。

      如果說(shuō)2009年光器件市場(chǎng)增長(zhǎng)是3G因素，那么2010年增長(zhǎng)因素將是FTTX因素。雖然中國(guó)大規(guī)模部署FTTX網(wǎng)絡(luò)仍有很多阻礙因素，但政府決定推進(jìn)三網(wǎng)融合將給FTTX帶來(lái)強(qiáng)大動(dòng)力，光器件市場(chǎng)也將從中受益。2010年上半年，在運(yùn)營(yíng)商積極進(jìn)行FTTH建設(shè)以及3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推動(dòng)下及2010年1月13日，國(guó)務(wù)院總理溫家寶主持召開(kāi)國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議，決定加快推進(jìn)電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合，這表明政府將開(kāi)始推動(dòng)FTTX網(wǎng)絡(luò)部署，光器件市場(chǎng)將受益。據(jù)ICCSZ預(yù)測(cè)，2010年國(guó)內(nèi)光器件市場(chǎng)將保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)無(wú)源器件市場(chǎng)銷售額保持快速增長(zhǎng)，二季度國(guó)內(nèi)無(wú)源器件銷售額約為7億元，同比增長(zhǎng)17.8%。二季度，國(guó)家發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的意見(jiàn)》，加快推進(jìn)光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè);目前，三網(wǎng)融合試點(diǎn)方案也已通過(guò)。這些因素有效的促進(jìn)了光器件市場(chǎng)需求的進(jìn)一步增長(zhǎng)，也為無(wú)源器件廠商帶來(lái)了大量的訂單。目前，國(guó)內(nèi)FTTx網(wǎng)絡(luò)部署進(jìn)程加快，PLC產(chǎn)品作為FTTX的核心器件，也將獲得大量應(yīng)用，中國(guó)光器件市場(chǎng)需求量將達(dá)36億元人民幣，同比增長(zhǎng)7.5%。預(yù)計(jì)2010年下半年，中國(guó)光器件市場(chǎng)仍將持續(xù)保持增長(zhǎng)。

2 PLC(光分路器)產(chǎn)業(yè)情況

      目前中國(guó)已經(jīng)是PLC器件的制造大國(guó)，全球的產(chǎn)品大都在中國(guó)和韓國(guó)生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)可生產(chǎn)光分路器企業(yè)有百家左右(包括外資企業(yè))，具備生產(chǎn)及研發(fā)能力的有20家左右(從中國(guó)電信2010年P(guān)LC集采信息中，全國(guó)共有近百家企業(yè)參加集采投標(biāo))。目前各國(guó)都在大力推廣FTTH、FTTx的工程，國(guó)內(nèi)隨著FTTx(光纖接入網(wǎng))建設(shè)的深入開(kāi)展，市場(chǎng)對(duì)于PLC分路器的需求明顯大，PLC光分路器可能是下一步無(wú)源器件市場(chǎng)需求的重點(diǎn)。除了光器件專業(yè)廠加大開(kāi)發(fā)和增加產(chǎn)能力度外，一些知名度較大的光纖光纜廠家也在這方面加大了投入力度，積極開(kāi)發(fā)無(wú)源器件產(chǎn)品，同時(shí)還在增添生產(chǎn)設(shè)備，并將此作為技術(shù)和產(chǎn)品儲(chǔ)備，以其有準(zhǔn)備、有計(jì)劃的占有市場(chǎng)，可見(jiàn)PLC光分路器在未來(lái)幾年的市場(chǎng)上的重要性及各大光器件企業(yè)、光纖光纜企業(yè)對(duì)此項(xiàng)目的重視程度。但是國(guó)內(nèi)尚未掌握芯片技術(shù)，只能外購(gòu)芯片進(jìn)行封裝或做代工。

3 PLC(光分路器)市場(chǎng)價(jià)格走勢(shì)

      未來(lái)中國(guó)將占據(jù)PLC分路器市場(chǎng)主導(dǎo)地位，預(yù)計(jì)3年后將占據(jù)市場(chǎng)的35%。當(dāng)前PLC-Splitter的核心技術(shù)芯片還控制在歐美和日韓企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)企業(yè)由于沒(méi)有核心技術(shù)，只能研制出Fiber Array購(gòu)買芯片做封裝或直接給芯片企業(yè)做代工。

      任何事物均有著兩面性，需求量的增大總是伴隨著產(chǎn)品價(jià)格的下降，由于國(guó)內(nèi)的大量器件封裝企業(yè)涌入這個(gè)市場(chǎng)，再加上三大運(yùn)營(yíng)對(duì)PLC光分路器進(jìn)行集采，市場(chǎng)價(jià)格將會(huì)面臨下滑的趨勢(shì)，隨著需求的不斷增大，價(jià)格將越來(lái)越低，代工企業(yè)和靠封裝企業(yè)的利潤(rùn)也將越來(lái)越薄。

4 PLC(光分路器)產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問(wèn)題

      我國(guó)PLC光分路器產(chǎn)業(yè)發(fā)展中也存在一定的問(wèn)題。雖然市場(chǎng)需求很大，但產(chǎn)能的擴(kuò)展及市場(chǎng)供大于求的潛在風(fēng)險(xiǎn)也在迅速加大。首先是由于制造成本壓力越來(lái)越大，特別是只有耦合和封裝后續(xù)工序的企業(yè)，PLC光分路器現(xiàn)在的價(jià)格與2008年初時(shí)相比，已經(jīng)降了40%左右，而且目前PLC分路器相對(duì)比較成熟，隨著大規(guī)模生產(chǎn)，價(jià)格和毛利率也將繼續(xù)往下掉，市場(chǎng)整合趨勢(shì)越發(fā)明顯。第二國(guó)內(nèi)廠商的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)，芯片、V型槽甚至FA全部依賴進(jìn)口，成本壓力非常大。如果公司規(guī)模較小，所要面臨的成本壓力反而會(huì)更大，因?yàn)椴牧蟻?lái)源主要采用外購(gòu)，而成本與采購(gòu)量成反比，而外購(gòu)量小的話，外購(gòu)價(jià)格也會(huì)相對(duì)較高，這個(gè)價(jià)格可以是20%到30%的差異。第三就是WDM-PON對(duì)PLC分路器的沖擊，光纖接入技術(shù)除了我們經(jīng)常提到的EPON和GPON，還有WDM-PON。下一代光纖接入技術(shù)的演進(jìn)很可能是WDM-PON技術(shù)，而且歐美國(guó)家也更熱衷于這項(xiàng)技術(shù)。但從技術(shù)原理上講，現(xiàn)有的EPON的復(fù)用方式是功率分割型的，而WDM-PON則屬于波分復(fù)用，也就是說(shuō)，現(xiàn)有的PLC分路器不適用于WDM-PON技術(shù)，如果這個(gè)技術(shù)演進(jìn)的過(guò)程較短，目前PLC分路器廠商將面臨嚴(yán)重考驗(yàn)，設(shè)備和資金投入成本將難以收回。

PLC(光分路器)技術(shù)發(fā)展情況

      低成本、高可靠性是FTTH工程中對(duì)光分路器件的基本要求。光通信用光分路器從技術(shù)工藝上主要可以分為光纖熔融拉錐型和平面集成光波導(dǎo)型兩種。

      光纖熔融拉錐技術(shù)是制作2´2光分路器最為成熟的技術(shù)，光分路器目前主要是以全光纖型光分路器為主，其主要特點(diǎn)是：技術(shù)成熟，與光纖的連接方便，插入損耗小。但隨著功分路數(shù)的增加，如1×8以上的光功分路器體積大，效率低，成本高，而且分光均勻性較差。此外基于融熔拉錐技術(shù)的光纖光分路器通帶等特性方面有很大局限性。

      PLC基于平面技術(shù)的集成光學(xué)器件。與傳統(tǒng)的分立式器件不同他采用的是半導(dǎo)體工藝制作，能夠把不同功用的光學(xué)元件集成到一塊芯片上，是實(shí)現(xiàn)光電器件集成化、規(guī)?；?、小型化的基礎(chǔ)工藝技術(shù)。與熔融拉錐技術(shù)相比，平面波導(dǎo)技術(shù)具有性能穩(wěn)定、成本低廉、適于規(guī)?；a(chǎn)等顯著特點(diǎn)。所以，今后在光纖到戶系統(tǒng)中將不再使用光纖融熔拉錐光功分器件，而平面波導(dǎo)為高性能、低成本接入網(wǎng)用光器件的生產(chǎn)提供了一條有效的途徑。

1 PLC芯片技術(shù)

      PLC芯片一般在六種材料上制作，它們分別是：鈮酸鋰(LiNbO3)，波導(dǎo)是通過(guò)在鈮酸鋰晶體上擴(kuò)散Ti離子形 成波導(dǎo)，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為擴(kuò)散型;Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體化合物，波導(dǎo)以InP為稱底和下包層，以InGaAsP為芯層，以InP或者InP/空氣為上包層，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為掩埋脊形或者脊形; SOI(Silicon-on-Insulator, 絕緣體上硅)，波導(dǎo)是在SOI基片上制作，稱底、下包層、芯層和上包層材料分別為Si、SiO2、Si和空氣，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為脊形以及聚合物(Polymer)、二氧化硅(SiO2)、玻璃離子交換等。

      目前光纖到戶(FTTH)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已不存在問(wèn)題，但能否在我國(guó)迅速發(fā)展和普及，除了政策面外，最重要的也是最為關(guān)鍵的一點(diǎn)就是降低網(wǎng)絡(luò)各環(huán)節(jié)的成本。PLC光分路器是FTTx網(wǎng)絡(luò)中的核心器件之一，低成本是其重要的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。從技術(shù)、成本及上述表中給出的光波導(dǎo)材料特性可以看出，二氧化硅、聚合物及玻璃是最為適合制作PLC芯片。下列簡(jiǎn)單介紹了三種成本最低，最容易產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)的PLC芯片技術(shù)：

(1)聚合物(旋涂—刻蝕)

      聚合物波導(dǎo)以硅片為稱底，以不同摻雜濃度的Polymer材料為芯層，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為掩埋矩形。聚合物波導(dǎo)及器件制作工藝簡(jiǎn)單，價(jià)廉，如果是光敏更好，制作成本較低(理論值)，很有發(fā)展前景。問(wèn)題存在氟化材料成本高;老化疑慮、損耗會(huì)相對(duì)略高;產(chǎn)品的穩(wěn)定性上還需考慮其影響。目前僅上海NITTA公司有此芯片作的光分路器產(chǎn)品。

(2)二氧化硅

      二氧化硅波導(dǎo)以硅片為稱底，以不同摻雜的SiO2材料為芯層和包層，波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為掩埋矩形。硅基二氧化硅光波技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，國(guó)外已比較成熟。其制造工藝有火焰水解法(FHD)、化學(xué)氣相淀積法(PECVD,日本NEC公司開(kāi)發(fā))、等離子CVD法(美國(guó)Lucent公司開(kāi)發(fā))、多孔硅氧化法和熔膠-凝膠(Sol-gel)等。這種波導(dǎo)和損耗很小，約為0.05dB/cm以下。國(guó)外利用這種波導(dǎo)已研制出60路、132路的AWG。目前采用較多的是火焰水解法(FHD)、化學(xué)氣相沉積法(PECVD)進(jìn)行多層二氧化硅材料的生長(zhǎng)，利用干法刻蝕技術(shù)完成波導(dǎo)刻蝕。其優(yōu)勢(shì)是具有非常好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性技術(shù)，器件集成度高，成本低。同時(shí)與光纖之間有著很好的兼容性，傳輸損耗低，工藝成熟(主要依賴于設(shè)備的進(jìn)口)，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，理論上還可以制作AWG等其他PLC器件。此工藝技術(shù)目前是芯片產(chǎn)品的制造主流技術(shù)，國(guó)際上比較普遍采用。問(wèn)題存在設(shè)備投入高，而且維護(hù)成本高，原材料要求高(全部采用進(jìn)口材料);國(guó)內(nèi)僅有幾家科研院所及大學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在線和武漢光迅科技二氧化硅PLC工藝線，還沒(méi)有可用于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)設(shè)備。此技術(shù)及制造基本上被韓國(guó)、日本等國(guó)外廠商壟斷。